Произвольно расположенных сил

Пусть задана система четырех сил и

Выберем произвольную точку O – центр приведения – и приведем к нему силу , т.е. перенесем силу в точку O, присоединим пару сил с моментом (на рисунке присоединенные моменты изображены круговыми стрелками, направленными в сторону поворота силами и соответствующих плеч )

Затем приведем к точке O силу . Перенесем ее в эту точку и присоединим пару с моментом . Так же поступим с остальными

силами и , присоединив пары с моментами и . Как видно из рисунка, в результате последовательного приведения заданных сил к точке образовались система сходящихся сил и система присоединенных пар с моментами, равными моментам заданных сил относительно точки (центра) приведения.

С помощью силового многоугольника находим силу , эквивалентную системе приведенных сил. Сложив алгебраические моменты присоединенных пар, найдем момент одной эквивалентной им пары:

или, так как моменты присоединенных пар равны моментам данных сил относительно центра приведения,

Главный вектор системы:

Главный момент системы:

Произвольная плоская система сил эквивалентна одной силе – главному вектору – и одной паре, момент которой равен главному моменту.

Допустим, что, приведя плоскую систему сил к точке, мы получили главный вектор и пару сил с моментом .

Представим главный момент в виде пары сил ( ), численно равных главному вектору ( ), и с плечом . Расположим эту пару таким образом, чтобы одна из сил оказалась направленной вдоль линии действия главного вектора, но в противоположную сторону.

Тогда силы и можно исключить как взаимно уравновешенные, а оставшаяся сада и есть искомая равнодействующая рассматриваемой системы сил.

Расстояние от центра приведения до линии действия равнодействующей:

Следовательно, равнодействующая ПСПРС равна главному вектору и расстояние от центра приведения до линии действия равнодействующей равно частному от деления главного момента на модуль главного вектора или равнодействующей.

Теорема Вариньона

Непосредственно из равенства ( ) вытекает важная зависимость между моментом равнодействующей и моментами составляющих сил, известная в механике как теорема Вариньона. Перепишем предыдущее равенство в таком виде:

Из последнего рисунка следует, что – момент равнодействующей относительно любой точки, а по формуле , поэтому последнее равенство можно переписать в виде

,

т.е. момент равнодействующей ПСПРС относительно любой точки равен алгебраической сумме моментов сил системы, взятых относительно той же точки.